DE102008029550A1

DE102008029550A1 - Vorrichtung zum Abziehen von Filamenten

Info

Publication number: DE102008029550A1
Application number: DE102008029550A
Authority: DE
Inventors: Dimitrios Sapouridis; Holger SCHÖTTLER
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2008-06-21
Filing date: 2008-06-21
Publication date: 2009-12-24
Also published as: US8186986B2; ATE520805T1; CN101608380B; US20090317505A1; CN101608380A; EP2135980B1; EP2135980A3; EP2135980A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abziehen von schmelzgesponnenen Filamenten zur Bildung eines Spinnvlieses. Die Filamente werden durch eine schlitzförmige Düse geführt, die mit Druckluft beaufschlagt wird und die Filamente durch die Abzugsdüse fördert. An der Unterseite des schlitzförmigen Austritts sind auf beiden Seiten des Schlitzes Leitmittel vorgesehen, die aufgrund ihrer Formgebung eine gleichmäßige Struktur des Vlieses bewirken. Dies wird erreicht, wenn ein Leitmittel eine Vielzahl von förderrichtungsparallelen Nuten und das gegenüberliegende Leitmittel eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, die den Raum zwischen den Leitmitteln passiv mit der Umgebung verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abziehen einer Vielzahl von Filamenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 2006/0172024 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Spinnvlieses bekannt. Zum Herstellen eines Spinnvlieses wir dein von einem Extruder zugeführtes schmelzflüssiges Polymer in einem Spinnbalken durch ein- oder mehrreihig linienförmig angeordnete Düsenbohrungen zu einer Vielzahl von Filamenten gesponnen und anschließend mittels einer Abkühlvorrichtung abgekühlt. Auf die Filamente wird durch eine in einem Abstand darunter angeordnete Vorrichtung um Abziehen, der Abzugsdüse in der Form eines Schlitzes, eine Zugkraft ausgeübt, die eine Verstreckung und Förderung der Filamente bewirkt. Dazu strömt aus der Innenwand der Abzugsdüse Druckluft in Förderrichtung der Filamente, wodurch die gewünschte Zugkraft auf die Filamente ausgeübt wird. Die Filamente legen sich auf einem unterhalb der Abzugdüse angeordneten Förderband in Wirrlage ab und bilden dort das Vlies.
Um die Luftströmung und die Filamente beim Austritt aus der Abzugsdüse so zu beeinflussen, dass die Ablage der Filamente besonders gleichmäßig erfolgt, ist an der Austrittsseite der Abzugsdüse eine sich über die Breite der Abzugsdüse erstreckende Fingerleiste mit einem zinnenförmigen Querschnitt vorgesehen.
Trotz dieser Maßnahme besteht immer noch das Risiko, dass sich durch ungleichmäßige Ablage der Filamente im Spinnvlies Dünnstellen sowie die Bildung von Filamentbündeln im Spinnvlies ergeben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Abzugsdüse zum Sicherstellen einer gleichmäßigen Fadenablage bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die flexible Anpassbarkeit der Abzugsdüse an verschiedene Pro zessparameter zu gewährleisten, so dass leichter eine optimale Einstellung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 sowie den abhängigen Ansprüchen gelöst.
Dazu weist die Abzugsdüse an ihrer Unterseite ein Leitmittel auf, das sich über die Länge des Schlitzes an der Austrittsseite erstreckt. Dieses Leitmittel ist mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen, die den Austrittsbereich mit der Umgebung verbinden und so den passiven Luftaustausch ermöglichen. Dadurch wird die schlagartige Expansion der Förderluft in der Umgebung abgemildert, da sich die Druckverhältnisse unmittelbar am Austritt der Abzugsdüse gleichmäßiger an die Druckverhältnisse der Umgebung anpassen können.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass gerade durch die Kombination eines Leitmittels mit Nuten in Förderrichtung an der Auslassseite der Abzugsdüse auf der einen Seite und des Schlitzes und eines Leitmittels mit Bohrungen im Vergleich zu nur einem Leitmittel.
In einer alternativen Ausführungsform sind auf beiden Seiten des Schlitzes Leitmittel mit Bohrungen vorgesehen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eines der Leitmittel oder sind beide Leitmittel hinsichtlich ihres Winkels zur Förderrichtung einstellbar. Hierdurch kann die Wirkung des Leitmittels besonders feinfühlig eingestellt werden und so optimal an den Prozess angepasst werden.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung enthält mehrere Lochreihen, in denen die Bohrungen eingebracht sind.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist ein Teil der Bohrungen oberhalb und ein anderer Teil der Bohrungen unterhalb der Unterkante des gegenüberliegenden Leitmittels angeordnet. Hierdurch wird ein besonders gleichmäßiger Luftaustausch mit der Umgebung erreicht.
Durch eine Aufweitung der Bohrungen zur Innenseite der beiden Leitmittel wird ein sanftes Einströmen der Luft erreicht.
Dieses Ziel wird auch erreicht durch in innenseitige Nuten, die sich in Förderrichtung von den Bohrungen aus erstrecken.
Einen ebenfalls gleichmäßige Strömung wird erreicht, wenn unterhalb der Bohrungen innenseitige Nuten ohne Verbindung zu den Bohrungen vorgesehen sind.
In einer Ausführungsvariante sind die Bohrungen quer zur Förderrichtung in einem Winkel von 10 bis 60° schräg herausgeführt. Die seitliche Geschwindigkeitskomponente der einströmenden Luft übt einen Drall auf die Filamente aus, was die Bildung der Wirrlage begünstigt.
Eine weitere Ausführungsvariante sieht in Förderrichtung schräg angeordnete Bohrungen vor, die in oder entgegen der Förderrichtung unter einem Winkel zwischen 10 und 60° vorgesehen sind. Hierdurch kann gezielt ein Ein- oder Ausströmen der Luft unterstützt werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abziehen von Filamenten zu einem Spinnvlies,
2: die an der Unterseite der Abzugsdüse vorgesehenen Leitmittel,
3: eine Ausführungsvariante der Befestigung des Leitmittels,
4 bis 9: Ausführungsvarianten des Leitmittels.
In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abziehen von Filamenten zu einem Spinnvlies dargestellt. Von einer Schmelzequelle 1, beispielsweise einem Extruder, wird schmelzflüssiges Polymer über die Schmelzeleitung 2 einer Spinneinrichtung 3 zugeführt. Die Spinneinrichtung 3 enthält hier nicht dargestellt eine Pumpe zum Druckerhöhen und Dosieren der Schmelze. An der Unterseite der Spinneinrichtung 3 sind Spinndüsen 4 vorgesehen, durch die die Schmelze zu dünnen Filamenten extrudiert wird, die die Spinneinrichtung 3 in Form einer Filamentschar 5 verlassen. Die Spinndüsen 4 können beispielsweise in mehreren Spinndüsenplatten eingebracht sein, die senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet sind. Dabei sind senkrecht zur Zeichenebene um Größenordnungen mehr Spinndüsen 4 vorgesehen als in der Zeichenebene und in 1 dargestellt. Die Filamentschar 5 weist somit die Form eines Vorhangs auf, der sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt.
Unterhalb der Spinneinrichtung 3 befindet sich die Abzugsdüse 6, die sich ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene über die Breite der Filamentschar 5 erstreckt. Oberhalb der Abzugsdüse 6 kann sich eine Abkühlvorrichtung befinden.
Den Aufgabe der Abzugsdüse 6 ist es, eine Zugkraft auf die Filamentschar 5 auszuüben und sie zu fördern. Dazu wird die Filamentschar 5 durch einen trichterförmigen Einlaufbereich 7 in den Abzugsbereich 8 geführt. Im Abzugsbereich 8 ist beidseitig eine Druckluftzufuhr 9 vorgesehen, über die Druckluft zugeführt wird, welche unter spitzen Winkel in den Abzugsbereich geführt wird und dort eine Zugkraft auf die Filamentschar ausübt. Der Abzugsbereich 8 bildet einen Schlitz 10, der sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt.
Unterhalb der Abzugsdüse 6 ist ein Förderband 19 vorgesehen, auf welchem die Filamentschar zu einem Vlies 18 abgelegt und transportiert wird.
Direkt unterhalb und verbunden mit der Abzugsdüse 6 sind die Leitmittel 13 und 15 mit Hilfe der Aufnahmen 11 und 12 angebracht. Die optionalen Aufnahmen 11 und 12 ermöglichen dabei die schnelle und flexible Montage der Leitmittel 13 und 15. Dadurch können die Leitmittel 13 und 15 leicht gegen andere Leitmittel mit abweichender Geometrie ausgetauscht und an veränderte Verfahrensparameter angepasst werden. Die Leitmittel 13 und 15 sind so positioniert, dass der Schlitz 10 unterhalb des Abzugsbereiches fortgesetzt wird.
Das Leitmittel 13 weist senkrecht zur Zeichenebene eine Vielzahl von Nuten 14 auf, die in Förderrichtung der Abzugsdüse verlaufen, wobei sich die Nuttiefe in Förderrichtung vergrößert. Hierdurch wird ein gleichmäßigeres Abströmen der Luft aus der Abzugsdüse 6 erreicht, so dass die Filamente gleichmäßiger auf dem Förderband 19 verteilt werden und somit ein gleichmäßigeres Vlies 18 erzeugt wird. Zusätzlich ist gegenüber dem Leitmittel 13 ein weiteres Leitmittel 15 in Form eines dünnwandigen Streifens mit einer Vielzahl von Bohrungen 16 vorgesehen. Die Bohrungen 16 verbinden dabei den Raum unterhalb des Abzugsbereiches 7 der Abzugsdüse 6 mit der Umgebung und ermöglichen so ein Luftaustausch mit der Umgebung. Hierdurch wird ein aerodynamisch besonders gleichmäßiger Übergang aus dem Abzugsbereich 7 in die Umgebung erreicht. Aufgrund der hier dargestellten zweireihigen Anordnung der Lochreihen 16, wobei die untere Lochreihen unterhalb der Unterkante 20 des Leitmittels 13 positioniert ist, kann dieser Luftaustausch besonders gleichmäßig erfolgen.
Alternativ zu der hier dargestellten Anordnung können auch 2 Leitmittel 15 mit Bohrungen 16 auf beiden Seiten des Schlitzes 10 angeordnet werden.
In 2 sind noch einmal die beiden Leitmittel 13 und 15 aus 1 dargestellt. Die Anordnung der Löcher 16 im Leitmittel 15 stellen gegenüber der in 1 gezeigten Anordnung eine Variante dar. Es sind hier drei Lochreihen vorgesehen, die jeweils oberhalb der Unterkante 20 des Leitmittels 14 angeordnet sind. Bei das Leitmittel 14 weist eine Vielzahl von Nuten 14 und Stegen 27 auf. Parallel zu der in Förderrichtung zunehmenden Tiefe der Nuten 14 verbreitern sich die Stege 27 in Form eines Schwalbenschwanzes.
Gewindebohrungen 28 im Leitmittel 15 und hier nicht sichtbar im Leitmittel 14 ermöglichen die einfache Montage der Leitmittel.
3 zeigt eine Variante der Aufnahme 12 aus 1. Die hier dargestellte Gelenkaufnahme 21 weist ein Gelenk 22 auf, das das Leitmittel 15 drehbar trägt. Hierdurch ist eine besonders einfache Anpassung an Verfahrensparameter möglich, in dem das Leitmittel 15 um das Gelenk 22 geschwenkt wird.
4 stellt eine besonders vorteilhafte Anordnung der Lochreihen in einer Draufsicht dar. In Versuchen hat sich gezeigt, dass mit dieser Anordnung besonders gleichmäßige Vliese hergestellt werden können, wenn jeweils drei Lochreihen oberhalb und drei Lochreihen unterhalb der Unterkante und 20 des Leitmittels 14 angeordnet sind.
5 zeigt eine Ausführungsform der Bohrungen 16, die eine kegelförmige Austrittsöffnung 23 aufweisen. Hierdurch wird die durch die Bohrungen 16 abströmende Luft gleichmäßig im unteren Bereich des Schlitzes 10 verteilt.
6 zeigt die Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Leitmittels 15 in Förderrichtung. Die Bohrungen 16 sind gegenüber der Orthogonalen 26 des Leitmittels 15 unter einem Anstellwinkel α verdreht angeordnet. Hierdurch kann zusätzlich ein Dralleffekt auf die Filamente ausgeübt werden.
7 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Leitmittels 15. Die obere Lochreihe ist in Förderrichtung gegenüber der Orthogonalen 26 des Leitmit tels 15 unter einem Einströmwinkel β, die untere Lochreihe unter einem entgegengesetzt gerichteten Ausströmwinkel γ ausgerichtet. Hierdurch kann an das Ein- und Ausströmverhalten der Luft in den Schlitz 10 besonders begünstigt werden.
Die 8 und 9 stellen eine Weiterentwicklung des Leitmittels 15 dar. In 8 ist die untere Lochreihe mit Nuten 24 versehen, die direkt mit den unteren Bohrungen 16 verbunden sind. Hierdurch kann die einströmende Luft sich gleichmäßig über die Länge des Schlitzes 10 verteilen. Hingegen sind in 9 die Nuten 25 mit einem Abstand unterhalb der Lochreihen angeordnet.
Auch wenn die alternativen Ausführungsformen in den 5 und 7 bis 9 nur jeweils zwei Lochreihen zeigen, sind diese Ausführungsformen auch für jede andere beliebige Anzahl von Lochreihen und Anordnungen der Löcher 16 möglich.

1: Schmelzequelle
2: Schmelzeleitung
3: Spinneinrichtung
4: Spinndüsen
5: Filamentschar
6: Abzugsdüse
7: Einlaufbereich
8: Abzugsbereich
9: Druckluftzufuhr
10: Schlitz
11: Aufnahme
12: Aufnahme
13: Leitmittel
14: Nut
15: Leitmittel
16: Bohrung
17: Schraubverbindung
18: Vlies
19: Förderband
20: Unterkante des Leitmittels
21: Gelenkaufnahme
22: Gelenk
23: Austrittsöffnung
24: Nut
25: Nut
26: Orthogonale des Leitmittels
27: Steg
28: Gewindebohrung
α: Anstellwinkel
β: Einströmwinkel
γ: Ausströmwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0172024 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Abziehen von Filamenten (5) zur Bildung eines Spinnvlieses, mit einer einen Schlitz (10) bildenden Abzugsdüse (6), durch die die von einer vorgelagerten Spinneinrichtung (3) zugeführten Filamente führbar sind, wobei die Abzugsdüse (6) derart ausgebildet ist, dass zum Abziehen auf die Filamente (5) mittels Druckluft eine Zugkraft ausübbar ist, und wobei an der Unterseite der Abzugsdüse an einer Seite des Schlitzes (10) ein sich über die Länge des Schlitzes (10) erstreckendes Leitmittel (15) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (15) mit einer Vielzahl von Bohrungen (16) versehen ist, und dass die Bohrungen den Raum unterhalb des Schlitzes (10) so mit der Umgebung verbinden, dass ein passiver Luftaustausch ermöglicht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der schlitzseitig gegenüberliegenden Seite des Leitmittels (15) ein weiteres sich über die Länge des Schlitzes (10) erstreckendes Leitmittel (13) mit einer Vielzahl parallel zur Förderrichtung der Abzugsdüse ausgerichteten Nuten (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Schlitzes je ein Leitmittel (15) mit einer Vielzahl von Bohrungen (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung zumindest eines der Leitmittel (13, 15) gegenüber der Förderrichtung der Abzugsdüse einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (16) im Leitmittel (15) in mehreren Reihen eingebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil der Bohrungen (16) in Förderrichtung der Abzugsdüse gesehen oberhalb der Unterkante (20) der schlitzseitig gegenüberliegenden Leitmittels sowie Teil unterhalb der Unterkante (20) befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Teil der Bohrungen (16) zur Innenseite des Leitmittels (15) hin aufweitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Bohrungen (16) auf der Innenseite des Leitmittels (15) in eine in Förderrichtung der Filamente verlaufende Nut (16) mündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (15) unterhalb der Bohrungen (16) Nuten (25) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Bohrungen (16) des Leitmittels (15) zur Orthogonalen (26) des Leitmittels (15) quer zur Förderrichtung eine Winkel von 10° bis 60° aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest ein Teil der Bohrungen (16) des Leitmittels (15) zur Orthogonalen (26) des Leitmittels (15) in oder gegen die Förderrichtung eine Winkel von 10° bis 60° aufweist.